一種錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的制造方法
【專利摘要】一種錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，其主動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)錐盤(pán)分別由一對(duì)動(dòng)錐盤(pán)和加壓錐盤(pán)組成；其加壓機(jī)構(gòu)由設(shè)置在主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)中至少一個(gè)加壓錐盤(pán)背面的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)所侯成；其調(diào)速機(jī)構(gòu)由調(diào)速軸和分別設(shè)置在主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)及從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)背面的空心螺桿和螺母組成，空心螺桿和螺母為滾珠絲杠結(jié)構(gòu)或滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)速軸和定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使調(diào)速軸的轉(zhuǎn)動(dòng)到主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和到從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)的軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系i1=i2，保證主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸作同步、同速、同向移動(dòng)。該變速器的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)和調(diào)速機(jī)構(gòu)在空間分開(kāi)，可減小加壓機(jī)構(gòu)的軸向尺寸；利用端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)正反向雙向加壓；加壓壓力能隨傳遞扭矩實(shí)時(shí)調(diào)整，傳遞效率高，系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng)，可靠性高。
【專利說(shuō)明】一種錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變速器，特別是一種錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器。
【背景技術(shù)】
[0002]錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器由夾持于錐盤(pán)間的撓性傳動(dòng)組件，如橡膠帶、鋼帶、鏈等以摩擦方式傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，被廣泛應(yīng)用于交通工具、工程機(jī)械及其它動(dòng)力機(jī)械上。錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的加壓系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)是無(wú)級(jí)變速器的關(guān)鍵部分，通過(guò)加壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)錐盤(pán)和撓性傳動(dòng)組件之間的摩擦傳動(dòng)，通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變速功能。
[0003]自無(wú)級(jí)變速器面世以來(lái)，其技術(shù)發(fā)展一直是以追求傳遞效率、速比范圍和可靠性、以及結(jié)構(gòu)緊湊為目標(biāo)。
[0004]最先工程化，也是目前最常用的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，其加壓和調(diào)速是由一套設(shè)置在動(dòng)錐盤(pán)上的液壓系統(tǒng)來(lái)控制，液壓系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的控制模式對(duì)錐盤(pán)施加壓力和進(jìn)行調(diào)速。這種無(wú)級(jí)變速器的加壓壓力是固定的，不能隨著變速器所受載荷的變化而實(shí)時(shí)調(diào)整。為保證系統(tǒng)的功能和可靠性，設(shè)計(jì)的加壓壓力一般要比實(shí)際需要的壓力大很多，由此帶來(lái)的結(jié)果是，無(wú)級(jí)變速器的傳遞效率低；各部件的負(fù)載增加，系統(tǒng)壽命和可靠性下降；系統(tǒng)對(duì)突變載荷無(wú)法有效做出反應(yīng)；同時(shí)，液壓系統(tǒng)的能耗和制造成本較高。
[0005]為克服上述液壓加壓和和調(diào)速系統(tǒng)的缺陷，德國(guó)Luk公司在DE000004036683和DE102006018806專利文獻(xiàn)及CN200780010525.1專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種利用端面凸輪與液壓系統(tǒng)相配合對(duì)無(wú)級(jí)變速器動(dòng)錐盤(pán)進(jìn)行實(shí)時(shí)加壓的方法(該方法已大規(guī)模應(yīng)用在奧迪公司的Multitixmic無(wú)級(jí)變速器上)。該方法是在液壓系統(tǒng)中，將構(gòu)成端面凸輪的一個(gè)斜坡面與動(dòng)錐盤(pán)的傳動(dòng)軸剛性相連，另一個(gè)斜坡面與一個(gè)液壓活塞相連，兩個(gè)斜坡面之間有滾子，兩個(gè)斜坡面通過(guò)其之間的滾子產(chǎn)生一個(gè)與扭矩相關(guān)的推力，該推力通過(guò)液壓活塞附加到液壓壓力上。這種加壓方式，加壓壓力可隨傳遞扭矩的變化而適時(shí)調(diào)整，對(duì)突變載荷做出反應(yīng)，從而可適當(dāng)減小液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力，降低能耗，減小對(duì)液壓泵的性能要求。但因端面凸輪的行程無(wú)法滿足動(dòng)錐盤(pán)調(diào)速需要的的軸向行程(約15至20mm)，所以只能作為與液壓系統(tǒng)配合使用的輔助部件，不能單獨(dú)作為加壓機(jī)構(gòu)使用。
[0006]LuK公司在DE000010139119專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種直接對(duì)動(dòng)錐盤(pán)加壓的空間凸輪結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)因空間凸輪仍設(shè)置在動(dòng)錐盤(pán)一側(cè)，同樣存在無(wú)法提供動(dòng)錐盤(pán)調(diào)速所需軸向移動(dòng)空間的問(wèn)題。解決這一問(wèn)題的唯一辦法是增加凸輪結(jié)構(gòu)的軸向尺寸。而在很多應(yīng)用中，尤其是車(chē)輛應(yīng)用中，尺寸增加是一個(gè)極大的缺陷；同時(shí)，此種空間凸輪在徑向上的斜面角度小于摩擦自鎖角，在動(dòng)錐盤(pán)遠(yuǎn)離加壓錐盤(pán)的動(dòng)作中，會(huì)發(fā)生自鎖現(xiàn)象，無(wú)法運(yùn)動(dòng)；另外，在實(shí)際使用中，該凸輪結(jié)構(gòu)中的滾動(dòng)體一般不會(huì)在滾道截面形狀中的最低位置，在正向扭矩轉(zhuǎn)換為反向扭矩的過(guò)程中，動(dòng)錐盤(pán)會(huì)跟隨凸輪作軸向移動(dòng)，導(dǎo)致?lián)闲詡鲃?dòng)元件打滑，使傳動(dòng)失效；再有，該空間凸輪的結(jié)構(gòu)未考慮正反向加壓?jiǎn)栴}，不具有正反向加壓功能。
[0007]德國(guó)PIV公司在DE3028490中公開(kāi)了一種利用端面凸輪通過(guò)液壓系統(tǒng)對(duì)定錐盤(pán)加壓的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的加壓系統(tǒng)仍為液壓系統(tǒng),其中主加壓油缸位于主動(dòng)和從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)的背面，同時(shí)在主動(dòng)軸定錐盤(pán)的背面布置有液壓缸，端面凸輪與該液壓缸的另一端和傳動(dòng)軸相接。正常工作時(shí)靠主加壓油缸，只有在遇到突變載荷時(shí)，主動(dòng)軸定錐盤(pán)背面的端面凸輪才起到迅速壓縮液壓缸，以提升液壓壓力，防止撓性傳動(dòng)元件打滑的作用。故此結(jié)構(gòu)仍未擺脫加壓和調(diào)速置于同一動(dòng)錐盤(pán)上存在的上述缺陷。
[0008]針對(duì)上述加壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題，近年來(lái)出現(xiàn)了采用機(jī)電控制加壓的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，其中比較簡(jiǎn)單的采用碟簧加壓、螺桿調(diào)速。這種無(wú)級(jí)變速器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但存在加壓壓力無(wú)法隨變速器所受載荷變化實(shí)時(shí)調(diào)整的缺陷；同時(shí)，因碟簧加壓機(jī)構(gòu)和螺桿調(diào)速機(jī)構(gòu)均安裝在動(dòng)錐盤(pán)的一側(cè)，變速器結(jié)構(gòu)不夠緊湊。
[0009]為克服上述碟簧加壓、螺桿調(diào)速的缺陷，CN201875074U專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種采用螺旋加壓方式的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器。該錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器包括安裝在主動(dòng)軸上的一對(duì)主動(dòng)錐盤(pán)和安裝在從動(dòng)軸上的一對(duì)從動(dòng)錐盤(pán)；主動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)錐盤(pán)夾持撓性傳動(dòng)元件。該錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的加壓機(jī)構(gòu)由安裝在主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)背面的加壓螺桿和加壓螺母構(gòu)成，加壓螺桿和加壓螺母為螺旋配合。調(diào)速機(jī)構(gòu)包括設(shè)在主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)背面的空心螺桿和螺母構(gòu)成。空心螺桿和螺母為滾珠絲杠結(jié)構(gòu)或滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)，空心螺桿和螺母中的一個(gè)與主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)固定連接，其外壁上有調(diào)速齒輪。調(diào)速電機(jī)通過(guò)減速器和空心螺桿或螺母上的調(diào)速齒輪進(jìn)行調(diào)速。這種錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)點(diǎn)是加壓機(jī)構(gòu)對(duì)錐盤(pán)施加的壓力能夠隨變速器承受扭矩的變化實(shí)時(shí)調(diào)整，當(dāng)傳遞扭矩降低時(shí)，加壓壓力也隨之降低，從而可提高無(wú)級(jí)變速器的傳遞效率，減低各部件的負(fù)載，有利于提高系統(tǒng)的使用壽命；且變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗和制造成本較低。但這種無(wú)級(jí)變速器也存在缺陷和不足，一是調(diào)速機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)安裝在同一個(gè)動(dòng)錐盤(pán)上，加壓部分需同時(shí)滿足動(dòng)錐盤(pán)調(diào)速的軸向移動(dòng)行程，導(dǎo)致變速器的軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊；二是加壓機(jī)構(gòu)只能單向加壓，不能反向傳遞扭矩，只能應(yīng)用在單向傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、可實(shí)現(xiàn)雙向加壓、加壓壓力能隨傳遞扭矩實(shí)時(shí)調(diào)整、傳遞效率高、系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng)和可靠性高的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，包括安裝在主動(dòng)軸上的一對(duì)主動(dòng)錐盤(pán)和安裝在從動(dòng)軸上的一對(duì)從動(dòng)錐盤(pán)；主動(dòng)錐盤(pán)中的一對(duì)錐盤(pán)和從動(dòng)錐盤(pán)中的一對(duì)錐盤(pán)分別通過(guò)花鍵、或球鍵、或其他允許兩個(gè)錐盤(pán)相互軸向移動(dòng)而不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接；主動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)錐盤(pán)夾持撓性傳動(dòng)元件；
[0012]所述主動(dòng)錐盤(pán)中的一對(duì)錐盤(pán)包括主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)；從動(dòng)錐盤(pán)中的一對(duì)錐盤(pán)包括從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)；主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)中的至少一個(gè)加壓錐盤(pán)的背面(加壓端面)設(shè)有端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)；該端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)包括軸向相對(duì)布置的主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪，主動(dòng)凸輪與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸(主動(dòng)軸或從動(dòng)軸)可固定連接(包括做成一體)，也可通過(guò)花鍵、或球鍵、或平鍵、或其他允許軸向滑動(dòng)而不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接，從動(dòng)凸輪與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸(主動(dòng)軸或從動(dòng)軸)可固定連接，也可通過(guò)花鍵、或球鍵、或平鍵、或其它允許軸向滑動(dòng)而不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接；背面設(shè)有端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的加壓錐盤(pán)(主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)和/或從動(dòng)軸加壓錐盤(pán))與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸(主動(dòng)軸或從動(dòng)軸)保持既可作Imm以內(nèi)的軸向相互移動(dòng)、又可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的連接關(guān)系；背面未設(shè)端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的加壓錐盤(pán)(主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)或從動(dòng)軸加壓錐盤(pán))與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸(主動(dòng)軸或從動(dòng)軸)固定連接；
[0013]該錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器設(shè)有驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸作同步、同速、同方向軸向移動(dòng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)。
[0014]所述調(diào)速機(jī)構(gòu)包括調(diào)速軸和分別設(shè)置在主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)及從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)背面的空心螺桿和螺母；主動(dòng)軸和從動(dòng)軸分別置于空心螺桿內(nèi)；空心螺桿和螺母以滾珠絲杠方式或滑動(dòng)螺旋方式連接；空心螺桿和螺母中的一個(gè)通過(guò)可承受軸向載荷和徑向載荷的軸承與其對(duì)應(yīng)的動(dòng)錐盤(pán)(主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)或從動(dòng)軸加壓錐盤(pán))相連接，另一個(gè)通過(guò)可承受軸向載荷和徑向載荷的軸承與其對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸(主動(dòng)軸或從動(dòng)軸)相連接；空心螺桿或螺母中的一個(gè)與機(jī)殼以可軸向移動(dòng)、但不可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接，另一個(gè)通過(guò)定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)速軸相連接，并使調(diào)速軸的轉(zhuǎn)動(dòng)到主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系il和到從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系i2相等(i=調(diào)速軸的轉(zhuǎn)數(shù)/動(dòng)錐盤(pán)軸向移動(dòng)距離)。
[0015]所述端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪為以下兩種形式中的一種:
[0016]I)主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪的軸向相對(duì)端面上分別設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上沿圓周方向的V形滾道，每個(gè)滾道包括相互連接的正向加壓段和反向加壓段，主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪的滾道相互對(duì)應(yīng)，相互對(duì)應(yīng)的滾道之間有滾動(dòng)體，主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪通過(guò)滾動(dòng)體配合；
[0017]2)主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪的軸向相對(duì)端面上分別設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上沿圓周方向分布的V形加壓面，每個(gè)加壓面包括相互連接的正向加壓面和反向加壓面。
[0018]所述背面設(shè)有端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的加壓錐盤(pán)(主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)和/或從動(dòng)軸加壓錐盤(pán))與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸(主動(dòng)軸或從動(dòng)軸)之間安裝有布置在加壓錐盤(pán)內(nèi)孔和傳動(dòng)軸之間的滾針軸承。
[0019]在端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的加壓錐盤(pán)之間，或端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的傳動(dòng)軸之間，設(shè)有彈性軸向加壓元件。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是:
[0021]1、將端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)和調(diào)速機(jī)構(gòu)在空間分開(kāi)，加壓機(jī)構(gòu)不安裝在調(diào)速錐盤(pán)上，不需配合調(diào)速錐盤(pán)的軸向移動(dòng)，從而可減小加壓機(jī)構(gòu)的軸向尺寸，使整個(gè)無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)緊湊。
[0022]2、利用端面凸輪加壓可實(shí)現(xiàn)正反向雙向加壓。
[0023]3、利用端面凸輪加壓將輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為軸向推力，軸向推力能跟隨傳遞扭矩而變化，既可保證摩擦傳動(dòng)，又可避免系統(tǒng)不必要的過(guò)載，有利于提高系統(tǒng)的使用壽命；同時(shí)，通過(guò)輸入扭矩提供軸向推力，不需要額外的能量，可提高系統(tǒng)的效率；可針對(duì)載荷突變實(shí)時(shí)增加軸向推力，防止撓性傳動(dòng)元件在錐盤(pán)上打滑，提高系統(tǒng)安全性。
[0024]4、調(diào)速機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)空心螺桿和螺母通過(guò)一根調(diào)速軸傳動(dòng)，其調(diào)速力矩可以互相抵消，從而可減小調(diào)速所需的力矩，降低系統(tǒng)載荷和對(duì)調(diào)速電機(jī)的性能要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]附圖為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中:
[0026]圖1為該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖2為采用滾動(dòng)體傳動(dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的縱向截面圖；
[0028]圖3為圖2端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的立體圖；
[0029]圖4為圖2端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的拆分圖；
[0030]圖5為圖2端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)中主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪軸向相對(duì)端面上的滾道的展開(kāi)圖；
[0031]圖6為采用斜面?zhèn)鲃?dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的立體圖；
[0032]圖7為圖6端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的拆分圖；
[0033]圖8為滾動(dòng)體傳動(dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的一種連接方式示意圖；
[0034]圖9為滾動(dòng)體傳動(dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的第二種連接方式示意圖；
[0035]圖10為滾動(dòng)體傳動(dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的第三種連接方式示意圖；
[0036]圖11為滾動(dòng)體傳動(dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的第四種連接方式示意圖。
[0037]圖中:1、主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)；2、主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)；3、端面凸輪；3_1、主動(dòng)凸輪；3_2、從動(dòng)凸輪；3-3、正向加壓段；3-4、反向加壓段；3-3'、正向加壓面；3-4'、反向加壓面；3_5、保持架；4、滾動(dòng)體；5、碟簧；6、(位于主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)上的)螺母；7、(位于主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)上的)空心螺桿；8、調(diào)速齒輪；9、調(diào)速軸；10、調(diào)速電機(jī)；11、滾針軸承；12、撓性傳動(dòng)元件；13、轉(zhuǎn)速傳感器；14、轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生裝置；15、角位移傳感器；16、(位于殼體上的)限位機(jī)構(gòu)a ;17、(位于齒輪上的)限位機(jī)構(gòu)b ;18、主動(dòng)軸；19、從動(dòng)軸；20、從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)；21、從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)；22、(位于從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)上的)螺母；23 ；(位于從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)上的)空心螺桿。
【具體實(shí)施方式】:
[0038]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0039]結(jié)合圖1，本發(fā)明錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，在主動(dòng)軸18上安裝由主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)2和主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)I構(gòu)成的主動(dòng)錐盤(pán)，在與主動(dòng)軸18平行的從動(dòng)軸19上安裝由從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)20和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)21構(gòu)成的從動(dòng)錐盤(pán)，主動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)錐盤(pán)夾持撓性傳動(dòng)元件12，該撓性傳動(dòng)元件可采用無(wú)級(jí)變速器用推力鋼帶，或金屬帶，或鏈，或V型帶。主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)分別通過(guò)滾針軸承11與主動(dòng)軸18和從動(dòng)軸19保持可在傳動(dòng)軸上作1_以內(nèi)微量移動(dòng)、但不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)的連接關(guān)系；主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)分別通過(guò)花鍵，或球鍵，或其他允許兩個(gè)錐盤(pán)相互軸向移動(dòng)、而不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)連接。在主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)的背面(即加壓端面)分別設(shè)置端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)3。該端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)由兩個(gè)軸向相對(duì)布置的主動(dòng)凸輪3-1和從動(dòng)凸輪3-2構(gòu)成。主動(dòng)凸輪3-1和從動(dòng)凸輪3-2可米用滾動(dòng)體傳動(dòng)，也可米用斜面?zhèn)鲃?dòng)。
[0040]結(jié)合圖2至圖5，采用滾動(dòng)體傳動(dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)，其主動(dòng)凸輪3-1和從動(dòng)凸輪3-2的軸向相對(duì)端面上分別有六個(gè)沿圓周方向的V形滾道(如圖5所示)，每個(gè)滾道包括相互連接的正向加壓段3-3和反向加壓段3-4，主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪的滾道相互對(duì)應(yīng)，相互對(duì)應(yīng)的滾道間有一滾動(dòng)體4，主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪通過(guò)滾動(dòng)體配合，六個(gè)滾動(dòng)體采用保持架3-5進(jìn)行定位(提高系統(tǒng)的可靠性和裝配性)。該端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的加壓原理是:傳動(dòng)軸上的扭矩傳遞到端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)，使相對(duì)的主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪的兩個(gè)端面和滾動(dòng)體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因加壓錐盤(pán)的位置被調(diào)速動(dòng)錐盤(pán)和撓性傳動(dòng)元件所限制，主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪通過(guò)其端面和滾動(dòng)體將施加在滾動(dòng)體工作半徑上的扭矩轉(zhuǎn)化為與摩擦傳動(dòng)所需的軸向推力。主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪根據(jù)扭矩的不同方向，通過(guò)滾動(dòng)體在滾道的正向加壓段和反向加壓段的相反運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)正向和反向加壓。
[0041]根據(jù)不同生產(chǎn)和應(yīng)用條件，端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)至少可采用以下四種連接方式:
[0042]第一種連接方式如圖8所示，主動(dòng)凸輪3-1和對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸為可滑動(dòng)花鍵連接，從動(dòng)凸輪3-2和對(duì)應(yīng)的加壓錐盤(pán)是可滑動(dòng)花鍵連接，碟簧5作用于從動(dòng)凸輪上；這種連接方式，凸輪的加工比較方便，但零件數(shù)量較多，軸向尺寸相對(duì)較大。
[0043]第二種連接方式如圖9所示，主動(dòng)凸輪3-1和對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸，以及從動(dòng)凸輪3-2和對(duì)應(yīng)的加壓錐盤(pán)是可滑動(dòng)花鍵連接，碟簧5作用在主動(dòng)凸輪上；這種連接方式與第一種基本相同，但碟簧作用在主動(dòng)凸輪處，碟簧的尺寸可以減小，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離心力較小。
[0044]第三種連接方式如圖10所示，主動(dòng)凸輪3-1和對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸固定聯(lián)接，從動(dòng)凸輪3-2和對(duì)應(yīng)的加壓錐盤(pán)是可滑動(dòng)花鍵連接，碟簧5作用在從動(dòng)凸輪上；這種連接方式直接在傳動(dòng)軸上加工出凸輪加壓滾道，結(jié)構(gòu)比較緊湊，可靠，但加工難度較大。
[0045]第四種連接方式如圖11所示，主動(dòng)凸輪3-1和對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸是可滑動(dòng)花鍵連接，從動(dòng)凸輪3-2和對(duì)應(yīng)的加壓錐盤(pán)固定聯(lián)接，碟簧5作用在主動(dòng)凸輪上；與第三種相同，直接在加壓錐盤(pán)上加工凸輪曲面，結(jié)構(gòu)比較緊湊，可靠，但凸輪加工難度較大。
[0046]上述四種連接方式中的碟簧作為彈性軸向加壓元件，用于端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)對(duì)加壓錐盤(pán)提供預(yù)緊壓力；同時(shí)，在正反向加壓的切換瞬間，用其壓緊兩個(gè)凸輪，避免滾動(dòng)體在沒(méi)有壓緊的凸輪間錯(cuò)位。
[0047]采用滾動(dòng)體傳動(dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是摩擦力較小，靈敏度較高。
[0048]采用斜面?zhèn)鲃?dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)如圖6和圖7所示，其主動(dòng)凸輪3-1和從動(dòng)凸輪3-2的軸向相對(duì)端面上分別設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上沿圓周方向分布的V形加壓面，每個(gè)加壓面包括相互連接的正向加壓面3-3'和反向加壓面3-4'。其加壓原理與滾動(dòng)體傳動(dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)類似，主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪根據(jù)扭矩的不同方向，通過(guò)正向加壓面和反向加壓面進(jìn)行正向和反向加壓。
[0049]采用斜面?zhèn)鲃?dòng)的端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是摩擦力較大，靈敏度稍低。
[0050]和上述端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)相配合，本錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的調(diào)速系統(tǒng)由單獨(dú)控制主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸向移動(dòng)改變?yōu)榭刂浦鲃?dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)同步移動(dòng)的調(diào)速方式。
[0051]如圖1所示，在主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)2的背面有相互配合的空心螺桿7和螺母6，在從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)20的背面有相互配合空心螺桿23和螺母22，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸分別置于空心螺桿內(nèi)，此處所示空心螺桿和螺母為滾珠絲杠結(jié)構(gòu)；空心螺桿7和23與其對(duì)應(yīng)的主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)分別通過(guò)可同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷的軸承相連接，與其對(duì)應(yīng)的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸直接相接，螺母通過(guò)可同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷的軸承與其對(duì)應(yīng)的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸連接，螺母的外壁上分別設(shè)有調(diào)速齒輪8。調(diào)速電機(jī)10通過(guò)減速機(jī)構(gòu)與調(diào)速軸9相接，調(diào)速軸與主動(dòng)軸18和從動(dòng)軸19平行布置，其上設(shè)有兩個(gè)齒輪(未圖示)，分別與所述兩個(gè)螺母上的調(diào)速齒輪8相嚙合，相互嚙合的兩組齒輪組成定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使調(diào)速軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)到主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)2軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系il和到從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸20軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系
i2,保持il=i2 (i=調(diào)速軸的轉(zhuǎn)數(shù)/動(dòng)錐盤(pán)軸向移動(dòng)距離)。
[0052]空心螺桿和螺母可通過(guò)帶有中間滾動(dòng)體(如滾珠)的滾動(dòng)螺旋方式連接(未圖示)，相對(duì)于普通滑動(dòng)螺旋連接，可減小調(diào)速力矩，提高螺旋壽命，降低對(duì)調(diào)速電機(jī)的要求。為了減小調(diào)速機(jī)構(gòu)的體積和重量及運(yùn)動(dòng)所需的空間尺寸，空心螺桿和螺母之間的滾動(dòng)體只在空心螺桿和螺母之間的滾道內(nèi)運(yùn)動(dòng)；為了保證調(diào)速機(jī)構(gòu)的調(diào)速距離和滾動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)空間，空心螺桿和螺母之間的滾道的有效工作長(zhǎng)度應(yīng)大于所有滾動(dòng)體的總長(zhǎng)度?？招穆輻U通過(guò)止動(dòng)擋銷(xiāo)(未圖示)或其它可以阻止其轉(zhuǎn)動(dòng)，但不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生軸向載荷和進(jìn)行軸向定位的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、或零件與無(wú)級(jí)變速器的殼體相連連，將調(diào)速的軸向力封閉在傳動(dòng)軸內(nèi)，使載荷不會(huì)傳遞到相對(duì)強(qiáng)度較低的無(wú)級(jí)變速器殼體上，又不會(huì)隨調(diào)速機(jī)構(gòu)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，既可實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，又可消除調(diào)速力對(duì)無(wú)級(jí)變速器殼體的影響，提高可靠性。
[0053]為給電器控制系統(tǒng)(未圖示)提供控制信號(hào)，可在無(wú)級(jí)變速器的殼體上、對(duì)應(yīng)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的適當(dāng)位置分別設(shè)置轉(zhuǎn)速傳感器13和轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生裝置14。
[0054]為避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)超出行程，危害系統(tǒng)安全，在無(wú)級(jí)變速器的殼體上還可安裝用來(lái)測(cè)量錐盤(pán)移動(dòng)位置的角位移傳感器15，角位移傳感器的探頭(未圖示)與螺母上所開(kāi)設(shè)的圓周方向的滾槽(未圖示)相連。
[0055]為保證無(wú)級(jí)變速器的安全運(yùn)行，在螺母6的調(diào)速齒輪8上還可設(shè)置有凸起狀的限位機(jī)構(gòu)al6，在殼體的相應(yīng)位置設(shè)置有與限位機(jī)構(gòu)al6相配合的限位機(jī)構(gòu)bl7，當(dāng)調(diào)速動(dòng)錐盤(pán)軸向移動(dòng)超出兩端極限位置時(shí)，通過(guò)限位機(jī)構(gòu)al6和限位機(jī)構(gòu)bl7，使調(diào)速螺母不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，保證調(diào)速機(jī)構(gòu)運(yùn)行安全。
【權(quán)利要求】
1.一種錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，包括安裝在主動(dòng)軸(18)上的一對(duì)主動(dòng)錐盤(pán)和安裝在從動(dòng)軸(19)上的一對(duì)從動(dòng)錐盤(pán)；主動(dòng)錐盤(pán)中的一對(duì)錐盤(pán)和從動(dòng)錐盤(pán)中的一對(duì)錐盤(pán)分別通過(guò)花鍵、或球鍵、或其他允許兩個(gè)錐盤(pán)相互軸向移動(dòng)而不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接；主動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)錐盤(pán)夾持撓性傳動(dòng)元件(12);其特征在于: 所述主動(dòng)錐盤(pán)中的一對(duì)錐盤(pán)包括主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)(2)和主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)(I);從動(dòng)錐盤(pán)中的一對(duì)錐盤(pán)包括從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)(20)和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)(21);主動(dòng)軸加壓錐盤(pán)和從動(dòng)軸加壓錐盤(pán)中的至少一個(gè)加壓錐盤(pán)的背面設(shè)有端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)(3);該端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)包括軸向相對(duì)布置的主動(dòng)凸輪(3-1)和從動(dòng)凸輪(3-2)，主動(dòng)凸輪(3-1)與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸可固定連接，也可通過(guò)花鍵、或球鍵、或平鍵、或其他允許軸向滑動(dòng)而不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接，從動(dòng)凸輪(3-2)與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸可固定連接，也可通過(guò)花鍵、或球鍵、或平鍵、或其它允許軸向滑動(dòng)而不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接；背面設(shè)有端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的加壓錐盤(pán)與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸保持既可作Imm以內(nèi)的軸向相互移動(dòng)、又可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的連接關(guān)系；背面未設(shè)端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的加壓錐盤(pán)與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸固定連接； 該錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器設(shè)有驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)和從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸作同步、同速、同方向軸向移動(dòng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，其特征在于:所述調(diào)速機(jī)構(gòu)包括調(diào)速軸(9)和分別設(shè)置在主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)及從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)背面的空心螺桿(7、23)和螺母(6、22);主動(dòng)軸和從動(dòng)軸分別置于空心螺桿內(nèi)；空心螺桿(7、23)和螺母(6、22)以滾珠絲杠方式或滑動(dòng)螺旋方式連接；空心螺桿(7、23)和螺母(6、22)中的一個(gè)通過(guò)可承受軸向載荷和徑向載荷的軸承與其對(duì)應(yīng)的動(dòng)錐盤(pán)相連接，另一個(gè)通過(guò)可承受軸向載荷和徑向載荷的軸承與其對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸相連接；空心螺桿或螺母中的一個(gè)與機(jī)殼以可軸向移動(dòng)、但不可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接，另一個(gè)通過(guò)定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)速軸相連接，并使調(diào)速軸(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)到主動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系il和到從動(dòng)軸動(dòng)錐盤(pán)軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系i2相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，其特征在于:所述端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪為以下兩種形式中的一種: 1)主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪的軸向相對(duì)端面上分別設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上沿圓周方向的V形滾道，每個(gè)滾道包括相互連接的正向加壓段(3-3)和反向加壓段(3-4)，主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪的滾道相互對(duì)應(yīng)，相互對(duì)應(yīng)的滾道之間有滾動(dòng)體(4)，主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪通過(guò)滾動(dòng)體配合； 2)主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪的軸向相對(duì)端面上分別設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上沿圓周方向分布的V形加壓面，每個(gè)加壓面包括相互連接的正向加壓面(3-3')和反向加壓面(3-4')。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，其特征在于:所述背面設(shè)有端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)的加壓錐盤(pán)與對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸之間安裝有布置在加壓錐盤(pán)內(nèi)孔和傳動(dòng)軸之間的滾針軸承(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器，其特征在于:在端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的加壓錐盤(pán)之間，或端面凸輪加壓機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的傳動(dòng)軸之間，設(shè)有彈性軸向加壓元件。
【文檔編號(hào)】F16H37/00GK103867678SQ201410106539
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】程乃士 申請(qǐng)人:程乃士